Регистрирующая матрица стент-электродов
Стентрод ( регистрирующая матрица стент-электродов ) представляет собой небольшую стенте установленную на решетку электродов, , навсегда имплантируемую в кровеносный сосуд головного мозга без необходимости открытой операции на головном мозге. Он проходит клинические испытания в качестве интерфейса мозг-компьютер (BCI) для людей с парализованными или отсутствующими конечностями. [1] которые будут использовать свои нейронные сигналы или мысли для управления внешними устройствами, к которым в настоящее время относятся компьютерные операционные системы. В конечном итоге устройство может быть использовано для управления экзоскелетами с питанием , роботизированными протезами , компьютерами или другими устройствами. [2]
Устройство было задумано австралийским неврологом Томасом Оксли и построено австралийским биомедицинским инженером Николасом Опи , который занимается разработкой медицинского имплантата с 2010 года, используя для испытаний овец. Испытания на людях начались в августе 2019 года. [3] с участниками, страдающими боковым амиотрофическим склерозом , разновидностью заболевания двигательных нейронов . [1] [4] Грэм Фелстед был первым человеком, получившим имплантат. [5] На сегодняшний день восемь пациентов были имплантированы и могут по беспроводной сети управлять операционной системой для отправки текстовых сообщений, электронной почты, покупок и банковских операций, используя прямую мысль через интерфейс мозга-компьютера Stentrode, что стало первым случаем, когда интерфейс мозг-компьютер был имплантирован через кровь пациента. сосудов, что исключает необходимость открытой операции на головном мозге.
присвоило В августе 2020 года FDA устройству статус «революционного». [6] В январе 2023 года исследователи продемонстрировали, что он может записывать активность мозга из близлежащего кровеносного сосуда и использоваться для работы на компьютере без каких-либо серьезных побочных эффектов в течение первого года у всех четырех пациентов. [7] [8]
Обзор
[ редактировать ]Опи начал разработку имплантата в 2010 году через Synchron, компанию, которую он основал вместе с Оксли и кардиологом Рахулом Шармой. [9] Небольшой имплантат представляет собой решетку из платиновых электродов, встроенную в нитиноловый эндоваскулярный стент . Устройство имеет длину около 5 см и максимальный диаметр 8 мм. [10] Имплантат способен к двусторонней связи, то есть он может как воспринимать мысли, так и стимулировать движение, по сути действуя как петля обратной связи в мозгу, что предлагает потенциальные применения для помощи людям с травмами спинного мозга и управления роботизированными протезами конечностей с помощью мыслей. [11] [12] [13]
Устройство Stentrode, разработанное Опи и его командой из Лаборатории сосудистой бионики медицинского факультета Мельбурнского университета , [14] имплантируется через яремную вену в кровеносный сосуд рядом с кортикальной тканью рядом с моторной и сенсорной корой головного мозга , что открытой операции на головном мозге . позволяет избежать [15] Введение через кровеносный сосуд позволяет избежать прямого проникновения и повреждения ткани головного мозга. Что касается проблем со свертыванием крови , Оксли говорит, что неврологи регулярно используют постоянные стенты в мозгу пациентов, чтобы держать кровеносные сосуды открытыми. [15] Оказавшись на месте, он расширяется, прижимая электроды к стенке сосуда рядом с мозгом, где он может записывать нервную информацию и доставлять ток непосредственно в целевые области. [10] Сигналы улавливаются и отправляются на блок беспроводной антенны, имплантированный в грудь, который отправляет их на внешний приемник. Пациенту необходимо будет научиться управлять операционной системой компьютера, которая взаимодействует со вспомогательными технологиями.
Технология Stentrode была протестирована на овцах и людях, а испытания на людях были одобрены Больницей Сент-Винсента, Мельбурнским комитетом по этике исследований на людях, Австралия, в ноябре 2018 года. [16] [4] Первоначально Оксли заявил, что он ожидает, что клинические испытания на людях помогут парализованным людям восстановить движение, чтобы управлять моторизованной инвалидной коляской или даже экзоскелетом с электроприводом. [10] Однако он переключил фокус перед началом клинических испытаний. Опи и его коллеги начали оценивать способность Стентрода восстанавливать функциональную независимость пациентов с параличом, позволяя им участвовать в повседневной жизни. [17] Результаты клинического исследования продемонстрировали способность двух пациентов с БАС , которым хирургическим путем установили стентрод, научиться контролировать текстовые и печатные сообщения посредством прямого мышления и с помощью технологии отслеживания глаз для навигации по курсору. [18] Они достигли этого с точностью не менее 92% за 3 месяца использования и продолжали сохранять эту способность до 9 месяцев (по состоянию на ноябрь 2020 г.). [18] Это исследование помогло развеять некоторую критику о том, что скорость передачи данных может быть не такой высокой, как в системах, требующих открытой хирургии головного мозга, а также указало на преимущества использования хорошо зарекомендовавших себя нейроинтервенционных методов, которые не требуют какой-либо автоматизированной помощи, выделенного хирургического пространства или дорогостоящих средств. техника. [ нужна ссылка ]
Отобранными пациентами являются люди с парализованными или отсутствующими конечностями, в том числе люди, перенесшие инсульты , травмы спинного мозга, БАС, мышечную дистрофию и ампутации. [15] [10]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Мозговой имплантат позволяет управлять разумом компьютеров в ходе первых испытаний на людях» . Новый Атлас . 5 ноября 2020 г. Проверено 8 ноября 2020 г.
- ^ «Минимально инвазивный «Стентрод» демонстрирует потенциал в качестве нейронного интерфейса для мозга» . ДАРПА . 08 февраля 2016 г. Проверено 9 февраля 2016 г.
- ^ «Стентрод с цифровым переключателем, управляемым мыслью: раннее технико-экономическое обоснование (EFS) безопасности устройства стентрода у участников с потерей двигательной функции из-за паралича» . 29 августа 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б Оксли, Ти Джей; Ю, ЧП (2020). «Моторный нейропротез, имплантированный с помощью нейроинтервенционной хирургии, улучшает способность к повседневной деятельности при тяжелом параличе: впервые в человеческом опыте» (PDF) . Журнал нейроинтервенционной хирургии . 13 (2): нейринцург-2020-016862. doi : 10.1136/neurintsurg-2020-016862 . ПМЦ 7848062 . ПМИД 33115813 .
- ^ «Пациенты с тяжелым параличом используют интерфейс мозг-компьютер Stentrode для обмена текстовыми сообщениями, электронной почтой, покупками, онлайн-банками, а также отчетами о первых человеческих исследованиях - Neurosurgical.TV» . 28 октября 2020 г.
- ^ «Интерфейс мозг-компьютер Stentrode получил от FDA статус революционного устройства» . Нейро Новости . БИБА Медикал. 28 августа 2020 г. Проверено 18 января 2021 г.
- ^ Ланезе, Николетта (12 января 2023 г.). «Новое устройство, «управляемое мыслью», считывает активность мозга через яремную вену» . www.livscience.com . Архивировано из оригинала 16 февраля 2023 года . Проверено 16 февраля 2023 г.
- ^ Митчелл, Питер; Ли, Сара СМ; Йоу, Питер Э.; Мороков, Андрей; Шарма, Рахул П.; Уильямс, Дэрил Л.; МакИсаак, Кристофер; Ховард, Марк Э.; Ирвинг, Лу; Врлич, Иван; Уильямс, Кэмерон; Буш, Стивен; Балабански, Анна Х.; Драммонд, Кэтрин Дж.; Десмонд, Патрисия; Вебер, Дуглас; Денисон, Тимоти; Мазерс, Сьюзен; О'Брайен, Теренс Дж.; Мокко, Дж.; Грейден, Дэвид Б.; Либескинд, Дэвид С.; Опи, Николас Л.; Оксли, Томас Дж.; Кэмпбелл, Брюс CV (9 января 2023 г.). «Оценка безопасности полностью имплантированного эндоваскулярного интерфейса мозг-компьютер при тяжелом параличе у 4 пациентов: исследование стентрода с цифровым переключателем, управляемым мыслью (SWITCH)» . JAMA Неврология . 80 (3): 270–278. дои : 10.1001/jamaneurol.2022.4847 . ISSN 2168-6149 . ПМЦ 9857731 . ПМИД 36622685 . S2CID 255545643 .
- ^ «Синхрон — Профиль компании — Tracxn» . 2 января 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Стимулирование мозга – без серьезного хирургического вмешательства . Катриона Мэй, Мельбурнский университет. Опубликовано издательством Pursuit . 4 декабря 2018 г.
- ^ Фокальная стимуляция моторной коры овец с помощью постоянно имплантированной минимально инвазивной электродной решетки, установленной на эндоваскулярном стенте . Николас Л. Опи, Сэм Э. Джон, Гил С. Ринд, Стивен М. Ронейн, Ян Т. Вонг, Джулия Гербони, Питер Э. Ю, Тимоти Дж. Х. Ловелл, Теодор К. М. Скордас, Стефан Л. Уилсон, Энтони Дорном, Томас Вейл, Теренс Дж. О'Брайен, Дэвид Б. Грейден, Клайв Н. Мэй и Томас Дж. Оксли. Природа - Биомедицинская инженерия , Vol. 2, 3 декабря 2018 г., стр: 907–914. два : 10.1038/s41551-018-0321-z
- ^ Новое устройство, помогающее людям с параличом снова встать на ноги . Университет Мельбурна. 8 февраля 2016 г.
- ^ Имплантат стимулирует мозг изнутри кровеносного сосуда . Меган Скуделлари.
- ^ «Интерфейсы мозг-компьютер развиваются, чтобы помочь людям с параличом» . Интересный инжиниринг.com . 19 октября 2021 г. Проверено 24 октября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Стрикленд, Элиза (12 апреля 2017 г.). «5 экспертов в области нейробиологии высказывают мнение о загадочной компании Илона Маска «Нейронное кружево»» . IEEE-спектр . Проверено 8 сентября 2021 г.
- ^ Цифровой спинной мозг, который передает ваши мысли. Томас Оксли, TEDxSydney.
- ^ Статьи·, РекомендуемыеНеврологияНейронаукиВидео о нейробиологииНейротехОткрытая нейронаука (28 октября 2020 г.). «Маленькое устройство для мозга меняет правила игры для тяжело парализованных пациентов» . Новости неврологии . Проверено 24 октября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Оксли, Томас Дж.; и др. (2021). «Моторный нейропротез, имплантированный с помощью нейроинтервенционной хирургии, улучшает способность выполнять повседневные жизненные задачи при тяжелом параличе: первый опыт на людях» . Журнал нейроинтервенционной хирургии . 13 (2). Общество нейроинтервенционной хирургии: 102–108. doi : 10.1136/neurintsurg-2020-016862 . ПМЦ 7848062 . ПМИД 33115813 . Проверено 18 января 2021 г.
